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【芯观点】MCU要转28nm?两大矛盾待厘清

来源:爱集微

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#芯观点#

08-28 19:31

芯观点──聚焦国内外产业大事件,汇聚中外名人专家观点,剖析行业发展动态,带你读懂未来趋势!

集微网消息(文/思坦),成熟制程产能紧缺仍在掣肘设计厂出货量,产品集中在40nm及以下制程的MCU首当其冲。随着代工厂重金加码的28nm制程新产能即将开出,近日传出部分MCU头部企业有意将产品向更高的28nm制程推进,以解决产能危机。

然而,集微网就此事向业内人士求证,却得到截然不同的回复。国内某头部测试设备企业高层表示,国外企业基于ARM M7和M9内核的MCU产品确实有采用28nm制程的,但据国内某代工厂技术高层所说,暂未听说相关信息。

MCU众厂转投28nm制程究竟是真是假?综合业内分析以及当前掌握的信息来看,这一传闻在逻辑上有几大矛盾点仍待厘清,但从另一个视角来看,成熟制程产能紧缺,是否进一步推动半导体产业向先进工艺发展,也值得业内探讨。

矛盾之一:28nm的MCU,技术达到了吗?

据了解,当前MCU制造工艺主要停留在0.18/0.13 um、90/55/40 nm等成熟制程,即使如意法半导体这样的全球一线MCU厂商,其大部分产品还是集中在180/130nm、90nm和40nm等成熟制程范围,且产品主要还是以90nm及以上制程为主。

从国内厂商来看,中颖电子、复旦微等MCU产品制程也主要集中在90nm及以上微米级别,兆易创新、乐鑫科技、东软载波等最先进产品制程已达到40nm,其中兆易创新的GD32E507/GD32E505采用了台积电低功耗40nm嵌入式闪存制程。

28nm方面,部分先进车用MCU据称确有采用,例如车用芯片IDM巨头恩智浦、瑞萨电子,其最先进的车用MCU就已采用了28nm制程,不过瑞萨2018年就已宣布,其最高端的28nm车用MCU将全数交由台积电代工,从侧面反映了技术规格之高。

MCU转向28nm制程难点何在?据上述代工厂技术高层向集微网介绍,与普通逻辑工艺不同,MCU制造一般还需要eNVM(嵌入式存储器),是当前MCU向更先进制程迈进的主要障碍。

对于MCU来说,嵌入式闪存(eFlash)是必不可少的组成部分,不仅需要用其来存储代码,还需要用其存储使用过程中产生的数据。eNVM即是其中的一种、也是当前主流的技术方案。然而对于不同的eNVM工艺,需要增加不同层数的光罩,因而成本有所增加。

成本之外,eFlash也给代工厂的技术储备带来了要求。在当前全球主要的MCU代工厂中,台积电的eFlash制程范围最广(22nm-0.5um),联电、格芯最先进eFlash技术均为40nm,但后者已掌握22nm eMRAM(eFlash以外的另一种MCU存储方案)技术。

中国大陆地区的代工厂中,华虹宏力的eFlash制程范围最广,但最高也只到达90nm,55nm还在验证当中,上海华力最高到55nm,40nm正在开发,而中芯国际eFlash技术还停留在0.162/0.18 um。

也就是说,有能力制造28nm制程MCU的代工厂屈指可数,中国大陆地区的厂商甚至尚未触及高端制程,如果转向28nm产品,最终供应压力很有可能还是集中于台积电,在此前提下,又引出另一个矛盾点:28nm制程产能真的比成熟制程充裕吗?

矛盾之二:28nm新产能成焦点,但真的够吗?

从代工龙头台积电近期对于28nm种种安排来看,并不难理解为何众厂商将下一步争夺产能的目标聚焦于28nm制程。

上月中旬有报道称,台积电28nm制程的扩产计划或不局限于当前已公开的中国大陆南京厂,中国台湾的中科工厂、计划中的日本熊本工厂以及德国德累斯顿工厂同样有意扩大28nm制程产能,未来2-3年内,28nm产能合计将增扩到每月10万-15万片。

与此同时,又有市场传言称,台积电28nm制程将冻涨,到今年年底前都不会调整代工价格,而在40nm及以上制程方面又持续调高报价,希望以此来控制这些节点客户重复下单的问题,甚至有设计公司透露,台积电方面也鼓励客户将产品由40nm转向28nm。

然而即便如此,台积电28nm产能能否满足MCU厂商的需求,仍然很难说。毕竟在此轮缺芯潮下,市场对28nm的需求已经屡次刷新既有认知,并且由于具有极高的性价比,对其跃跃欲试的除了MCU外,还有PMIC、WiFi芯片以及其他车用芯片,届时或仍避免不了排队抢产能的局面。

对于上述可能面对的窘境,MCU厂商有两种补救方案,一种是与其他代工厂合作加快eFlash技术的推进发展,另一种是退而求其次,不用eFlash的存储解决方案,根据上述代工厂技术高层介绍,如果processor用28nm工艺制程,RAM单独做去合封,即通过SiP方式把Nor Flash芯片和逻辑芯片封装在一起,代码和数据存储在独立、外挂的Nor Flash芯片上。

用这种方法,“制造上就不存在太大的技术障碍,只是性能差一些。”同时,该方案还具有容量高、存储器价格低、上市时间快等优势。据了解,兆易创新的多个产品系列就使用了这种存储解决方案。

但更大的问题在于,即使像上海华力、中芯国际、厦门联芯等中国大陆厂商能够在合封的基础上去做28nm MCU,但上述高层表示,目前的状况是,28nm制程比40nm及以上制程产能还要不足,根本不存在成熟产能不足转投28nm的情况。

退一万步来说,即使未来有更多的新产能开出,在28nm制程水涨船高的情况下,成本又将成为另一限制因素,联电此前就已传出明年1月起按季涨价,其中28nm制程报价超过台积电到2800-3000美元新高。业内预计,包括格芯、中芯国际等代工厂2022年首季28nm制程将与联电相近。

国内某头部测试设备厂高层对集微网坦言,产能是MCU转28nm制程的驱动力,但成本也是需要考虑的因素。28nm的进入门槛较高,工艺转换成本也高,相让风险较大,如果没有足够的量及毛利,国内厂家不敢轻易尝试,因此大多还处于观望状态。

总结

目前来看,虽然转向先进制程,不失为众多MCU厂商解决产能紧缺的一种办法,但无论是从技术层面还是成本层面考量,仍有不小的阻碍,尤其是对技术水平相对落后的国内企业来说,所面对的掣肘比想象的更多。

然而,这则暂时难以证伪的传闻也提供了产业发展的另一个思路,即在成熟制程产能暂时无法跟上需求的前提下,是否将推动厂商向更高制程的产品发展,进而进一步推进行业的发展?对于MCU来说,或许时机还不够成熟,但在其他领域,这种现象或许已经或正在发生。

(校对/小山)

责编: 乐川

思坦

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半导体产业观察者

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